深入理解C++引用

关键词： C++引用

0.前言

引用并非对象，相反的，它只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字。

这句话摘自C++ Prime 的46页。仔细品味这句话，就会产生很多疑惑。第一，引用并非是对象，那么引用是什么？第二，引用是所存在对象的别名，“别名”的具体含义是什么？它占用内存空间吗？它和指针变量有什么区别？所有的这些疑问将在本文中给以解答。我们将遵从认知事物的规律，从认识、理解和总结三个步骤来把握C++引用。

1.认识C++引用——看山是山，看水是水

关于引用，我们首先了解一下C++ Prime的定义：

引用（reference）为对象起了另外一个名字，引用类型引用（refer to）另外一种类型。通过将声名符写成&d的形式来定义引用类型，其中d是声名的变量名。

举个例子：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 10;
    int &j = i;
    cout << i << " " << j << endl;
    j++;
    cout << i << " " << j << endl;
    cout << &i << " " << &j << endl;
    return 0;
}

在上述代码中，我们通过int &j = i;来声名j是引用对象的变量，指向对象i。要注意的是，引用必须初始化，诸如int &j;这样的代码是无法编译通过的。我们在定义引用时，所完成的操作并不是像其它初始化操作一样，将初始值拷贝到新建的对象中，而是将引用和它的初始值绑定在一起，并没有将初始值拷贝给引用。举个现实生活中的例子作为类比理解。有一个人的身份证正式姓名为李鹏程，他的外号叫作阿程。我们可以在日常生活中通过李鹏程这个名字来找到他，也可以通过阿程这个名字来找到他。阿程这个外号如果脱离了李鹏程这个人的实体，也就失去了它的含义。同理，如果我们说李鹏程长胖了10斤，也就意味着阿程也长胖了10斤。阿程这个外号和李鹏程这个实体是一一对应的关系，引用同引用的对象也是一一对应的关系。引用不可以重新绑定到另外一个对象，就像是不可以把阿程这个外号用在另一个人身上。上述代码的运行结果也说明了我们的认识是正确的。

代码运行结果：

10 10
11 11
0x7ffd01e3cf5c 0x7ffd01e3cf5c

可以看见，引用变量的值就是所引用的对象的值，引用变量的地址也就是所引用的对象的地址。到现在，我们初步认识了引用的含义和引用的用法。

2. 理解C++引用——看山不是山，看水不是水